¿Qué son las enzimas, cómo evolucionaron y existen fuera de los cuerpos vivos?

Las enzimas son pequeñas máquinas moleculares que hacen que ciertas reacciones químicas sean mucho más fáciles de hacer.

Considera el abrelatas.

En general, el humilde abrelatas funciona como una enzima. Hace que el proceso de abrir una lata de metal sea muy fácil en comparación con el uso de las manos, y lo hace “ colocándose ” en el borde de la lata, y colocando el borde de corte del abridor exactamente donde debe estar para obtener el trabajo hecho fácilmente Si esto no parece ser un gran problema, solo considere lo molesto que sería tener que apuñalar una lata con un cuchillo.

[Esto se ve horrible]

Esta parte en negrita de arriba es clave, porque de una manera abstracta, arreglar cosas para hacer el trabajo fácilmente es precisamente lo que hacen las enzimas.

Las enzimas ponen todas las cosas (átomos, electrones, moléculas, lo que sea) que una reacción requiere exactamente en el lugar que la reacción necesita, y esto facilita la reacción.

A menudo, las reacciones que las enzimas catalizan (hacen que sea fácil) son relativamente difíciles de hacer sin la ayuda de la enzima. Nuestros cuerpos dependen de muchas de estas reacciones difíciles, y sin enzimas nuestro cuerpo no podría hacer toda la química que necesitamos para vivir.

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En última instancia, las enzimas evolucionaron de la misma manera que los organismos. Seleccion natural.

Descargo de responsabilidad: no he estudiado microbiología evolutiva. No soy un experto en cómo evolucionaron las enzimas y las presiones de selección biológica que impulsaron el proceso. Soy químico y prefiero dedicar mi tiempo a aprender cómo funcionan y qué trabajo hacen. La siguiente es una generalización rápida y suelta que podría no ser remotamente correcta, pero puede obtener la idea aproximada.

En algún momento, en algún lugar hace mucho tiempo, una enzima relativamente simple que hacía que hacer copias de sí mismo fuera algo accidental se uniera a partir de bits químicos que flotaban en el cieno primordial, y probablemente comenzó a ensamblar copias de sí mismo. A partir de ahí, me imagino que se arruinaría un poco de vez en cuando, y haría una versión ligeramente diferente de sí misma que antes, y en ocasiones esa versión sería mejor o haría cosas diferentes. Eventualmente, las versiones desordenadas de la enzima podrían formar la base de un sistema biológico que usaba los primos lejanos de la primera enzima para hacer química diferente más allá de la autorreplicación. Tal vez.

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Las enzimas existen fuera del cuerpo humano, pero requieren cuidado para mantenerlas funcionales. Son un poco como bebés en ese sentido. Sí, uno podría sobrevivir sin un padre o cuidador por un tiempo, pero las probabilidades a largo plazo no son buenas sin la atención adecuada. Las enzimas generalmente solo toleran un rango estrecho de temperaturas y pH, pero hay algunas enzimas robustas que son una excepción a esa regla. En el laboratorio en el que trabajo, tenemos nuestras enzimas en pequeños viales que guardamos en la nevera. Sobreviven muy bien allí.

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Aquí hay una imagen adicional de un sitio activo de enzima. Spoiler, no está mostrando una reacción real, lo cian en realidad está atascado allí, evitando que la enzima funcione al bloquear el acceso a las cosas importantes, pero ilustra algo de lo que hablo arriba.

[la cosa extraña del copo de nieve verde está en un buen lugar para hacer cosas para lo cian, diseño clásico de enzimas]